2023年第章 　原子的核式结构模型.doc

2　原子的核式结构模型学 习 目 标知 识 脉 络1.了解α粒子散射实验器材、实验原理和实验现象．(重点)2.知道卢瑟福的原子核式结构模型的主要内容．(重点、难点)3.了解卢瑟福的实验和科学方法，培养抽象思维能力．(重点)α 粒 子 散 射 实 验1．汤姆孙原子模型汤姆孙于1898年提出了原子模型，他认为原子是一个球体，正电荷弥漫性地均匀分布在整个球体内，电子镶嵌在球中．图18­2­12．α粒子散射实验(1)实验装置：α粒子源、金箔、放大镜和荧光屏．(2)实验现象：①绝大多数的α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进．②少数α粒子发生了大角度的偏转．③极少数α粒子的偏转角大于90°，甚至有极个别α粒子被反弹回来．(3)实验意义：卢瑟福通过α粒子散射实验，否定了汤姆孙的原子模型，建立了核式结构模型．1．卢瑟福为了证实汤姆孙原子模型的正确性进行了α粒子散射实验．(√)2．α粒子散射实验中大多数α粒子发生了大角度偏转或反弹．(×)3．卢瑟福否定了汤姆孙模型，建立了原子核式结构模型．(√)1．α粒子发生大角度散射的原因是什么？【提示】　α粒子带正电，α粒子受原子中带正电的部分的排斥力发生了大角度散射．2．汤姆孙的原子结构模型为什么被卢瑟福否定掉？【提示】　按照汤姆孙的“枣糕”原子模型，α粒子如果从原子之间或原子的中心轴线穿过时，它受到周围的正负电荷作用的库仑力是平衡的，α粒子不产生偏转；如果α粒子偏离原子的中心轴线穿过，两侧电荷作用的库仑力相当于一部分被抵消，α粒子偏转很小；如果α粒子正对着电子射来，质量远小于α粒子的电子不可能使α粒子发生明显偏转，更不可能使它反弹．所以α粒子的散射实验结果否定了汤姆孙的原子模型．汤姆孙发现电子后对于原子的结构提出了“枣糕”原子模型，卢瑟福为寻找实验依据设计进行了α粒子散射实验．探讨1：α粒子散射实验有何意义？【提示】　(1)否定了汤姆孙的原子结构模型．(2)卢瑟福提出了原子的核式结构模型．探讨2：由α粒子散射实验的结果为何可以说明原子核尺度很小，但几乎占有全部质量？【提示】　绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来方向前进，说明带正电荷部分很小，少数α粒子被“撞了回来”说明遇到了质量很大的部分．1．装置放射源、金箔、荧光屏等，如图18­2­2所示．图18­2­22．现象及解释(1)绝大多数的α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进．大多数α粒子离金原子核较远．(2)少数α粒子发生较大的偏转．发生较大偏转的α粒子是由于离金原子核较近，库仑斥力较大．(3)极少数α粒子偏转角度超过90°，有的几乎达到180°.正对或基本正对着金原子核入射的α粒子在库仑斥力作用下先减速至较小速度然后加速远离金原子核．3．实验的注意事项(1)整个实验过程在真空中进行．(2)金箔需要做得很薄，α粒子才能穿过．(3)使用金箔的原因是金的延展性好，可以做得很薄．另外一点就是金的原子序数大，α粒子与金核间的库仑斥力大，偏转明显．1．(多选)如图18­2­3所示为卢瑟福和他的同事们做α粒子散射实验的装置示意图，荧光屏和显微镜一起分别放在图中A、B、C、D四个位置时观察到的现象，下述说法中正确的是(　　)图18­2­3A．放在A位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数最多B．放在B位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数只比A位置稍少些C．放在B位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数要比A位置少很多D．放在C、D位置时，屏上观察不到闪光【解析】　在卢瑟福α粒子散射实验中，α粒子穿过金箔后，绝大多数α粒子仍沿原来的方向前进，故A正确；少数α粒子发生较大偏转，极少数α粒子偏转角度超过90°，极个别α粒子被反射回来，故B、D错误，C正确．【答案】　AC2．(多选)由α粒子的散射实验可以得出的正确结论有(　　)A．原子中绝大部分是空的B．原子中全部正电荷都集中在很小的范围内C．原子内有中子D．原子中存在着带负电的电子【答案】　AB3．在卢瑟福α粒子散射实验中，金箔中的原子核可以看作静止不动，下列各图画出的是其中两个α粒子经历金箔散射过程的径迹，其中符合实验事实的是(　　)【解析】　α粒子与原子核相互排斥，运动轨迹与原子核越近，力越大，运动方向变化越明显，故只有C正确．【答案】　C(1)分析α粒子散射实验中的现象时，应注意是“绝大多数”“少数”还是“极少数”粒子的行为.“大角度偏转”只是少数粒子的行为.(2)α粒子散射实验是得出原子核式结构模型的实验基础，对实验现象的分析是建立卢瑟福核式结构模型的关键.通过对α粒子散射实验这一宏观探测，间接地构建出原子结构的微观图景.卢 瑟 福 的 核 式 结 构 模 型1．核式结构模型1911年由卢瑟福提出，在原子中心有一个很小的核，叫原子核．它集中了原子全部的正电荷和几乎全部的质量，电子在核外空间运动．2．原子核的电荷与尺度1．原子的质量几乎全部集中在原子核上．(√)2．原子中所有正电荷都集中在原子核内．(√)3．核电荷数等于质子数，也等于中子数．(×)1．原子中的原子核所带的电荷量有何特点？【提示】　原子核带正电，所带电荷量与核外电子所带的电荷量绝对值相等．2．原子核的大小在整个原子中占有多大的比例？【提示】　原子半径数量级是10－10m，而原子核半径数量级是10－15m，二者相差10万倍之多，故原子核在原子中所占的体积是很小的．汤姆孙发现电子后建立了“枣糕”模型，卢瑟福根据α粒散射实验推翻了“枣糕”模型，建立了核式结构模型．探讨1：卢瑟福的核式结构模型是最科学的吗？【提示】　卢瑟福的核式结构模型是比汤姆孙的“枣糕”模型更科学的模型，但不是最科学的模型，随着人们认识水平的不断提高，原子结构模型也在不断更新．探讨2：如何理解原子内绝大部分是空的？【提示】　原子核的半径数量级为10－15 m，原子的半径数量级为10－10 m，原子核的体积只相当于原子体积的10－5，故原子内部绝大部分是空的．1．原子的核式结构与原子的枣糕模型的根本区别.核式结构枣糕模型原子内部是非常空旷的，正电荷集中在一个很小的核里原子是充满了正电荷的球体电子绕核高速旋转电子均匀嵌在原子球体内2.原子内的电荷关系：原子核的电荷数即核内质子数与核外的电子数相等．3．原子核的组成：原子核由质子和中子组成，原子核的电荷数等于原子核的质子数．4．原子半径的数量级是10－10m，原子核半径的数量级是10－15m，两者相差10万倍之多．4．(多选)卢瑟福对α粒子散射实验的解释是(　　)A．使α粒子产生偏转的主要原因是原子中电子对α粒子的作用力B．使α粒子产生偏转的力是库仑力C．原子核很小，α粒子接近它的机会很小，所以绝大多数的α粒子仍沿原来的方向前进D．能产生大角度偏转的α粒子是穿过原子时离原子核近的α粒子【解析】　原子核带正电，与α粒子之间存在库仑力，当α粒子靠近原子核时受库仑力而偏转，电子对它的影响可忽略，故A错，B对；由于原子核非常小，绝大多数粒子经过时离核较远因而运动方向几乎不变，只有离核很近的α粒子受到的库仑力较大，方向改变较多，故C、D对．【答案】　BCD5．(多选)在α粒子散射实验中，如果两个具有相同能量的α粒子，从不同大小的角度散射出来，则散射角度大的α粒子(　　)A．更接近原子核B．更远离原子核C．受到一个以上的原子核作用D．受到原子核较大的冲量作用【解析】　由于原子的体积远远大于原子核的体积，当α粒子穿越某一个原子的空间时，其他原子核距α粒子相对较远，而且其他原子核对α粒子的作用力也可以近似相互抵消，所以散射角度大的这个α粒子并非由于受到多个原子核作用，C错；由库仑定律可知，α粒子受到的斥力与距离的平方成反比，α粒子距原子核越近，斥力越大，运动状态改变越大，即散射角度越大，A对，B错；当α粒子受到原子核较大的冲量作用时，速度的变化量就大，则散射角度就大，D对．【答案】　AD6．在α粒子散射实验中，当在α粒子最接近原子核时，关于描述α粒子的有关物理量情况正确的是(　　)A．动能最大B．势能最小C．势能最大D．α粒子与金原子核组成的系统能量最小【解析】　α粒子和金原子核都带正电，库仑力表现为斥力，两者距离减小时，库仑力做负功，故α粒子动能减小，电势能增加，故A、B错误，C正确；系统的能量守恒，选项D错误．【答案】　Cα粒子散射实验中的力电问题分析(1)库仑定律：F＝k，用来分析α粒子和原子核间的相互作用力．(2)牛顿第二定律：该实验中α粒子只受库仑力，可根据库仑力的变化分析加速度的变化．(3)功能关系：根据库仑力做功，可分析动能的变化，也能分析电势能的变化．第 页。